Неинвазивная глубокая стимуляция мозга с помощью ультразвука и генетической модификации

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали метод, который они называют сонотермогенетикой, который сочетает генетические и ультразвуковые модификации для достижения неинвазивного нейронального контроля в глубоких областях мозга. Этот метод включает использование вирусных векторов для введения кодирования генетического материала ионных каналов в определенные нейроны головного мозга. Внешний ультразвуковой датчик может обеспечить мягкий нагрев, который активирует ионные каналы, позволяя исследователям включать или выключать определенные нейроны. Новый подход может привести к эффективным неинвазивным методам лечения неврологических состояний, таких как болезнь Паркинсона.

Методы, которые позволяют исследователям включать и выключать нейроны, стали популярны в последние годы как инструмент исследования, так и потенциальный механизм лечения неврологических расстройств, таких как эпилепсия или болезнь Паркинсона. Одна из наиболее широко известных — это оптогенетика, в которой генетически модифицированные нейроны включаются или выключаются светом. Однако этот подход обычно требует хирургической имплантации оптических волокон в мозг.

Последний метод может обеспечить глубокую стимуляцию мозга, но без хирургических вмешательств. Он основан на доставке вирусных векторов в мозг, которые могут быть нацелены на определенные нейроны. Векторы несут генетический материал, кодирующий термочувствительные ионные каналы. Как только нейрон выражает эти каналы, он может управляться внешним ультразвуком, который может создать тепло в небольшой области мозга (~ 1 мм).
На сегодняшний день группа исследователей проверила этот метод на мышах и доставляла ионный канал TRPV1 к определенным нейронам, используя при этом установленный на голове ультразвуковой прибор для достижения локального нагрева. «Мы можем перемещать ультразвуковое устройство, которое находится в голове движущихся мышей, в разные точки мозга», — сказал в пресс-релизе Яохэн Ян, исследователь, участвовавший в разработке новой технологии. «Поскольку этот метод неинвазивен, он может быть применен в будущем к крупным, потенциально человеческим животным».

Методика успешно повлияла на поведение леченных мышей. «Наша работа предоставила доказательства того, что сонотермогенетика вызывает поведенческие реакции у свободно движущихся мышей, когда они нацелены на глубокие участки мозга», — сказал Хун Чен, другой исследователь, участвовавший в исследовании. «Сонотермогенетика может изменить наши подходы к исследованиям в области нейробиологии и открыть новые методы понимания и лечения заболеваний мозга человека».

Посмотрите видео о технике ниже:

 

Поделиться

Источник